硅橡膠是指主鏈(lian)由硅(gui)(gui)(gui)和(he)氧(yang)原(yuan)(yuan)子(zi)交替構成,硅(gui)(gui)(gui)原(yuan)(yuan)子(zi)上(shang)通(tong)常連有(you)兩個(ge)有(you)機基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普(pu)通(tong)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主要(yao)由含甲基(ji)和(he)少量乙(yi)烯基(ji)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈(lian)節組成。苯基(ji)的(de)(de)引入(ru)可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐高(gao)(gao)、低溫性(xing)(xing)(xing)能,三氟丙基(ji)及(ji)氰(qing)基(ji)的(de)(de)引入(ru)則(ze)可(ke)提(ti)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐溫及(ji)耐油性(xing)(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐低溫性(xing)(xing)(xing)能良好(hao)(hao),一般在(zai)(zai)-55℃下(xia)仍(reng)(reng)能工(gong)作。引入(ru)苯基(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐熱性(xing)(xing)(xing)能也很突出(chu)(chu),在(zai)(zai)180℃下(xia)可(ke)長期工(gong)作,稍高(gao)(gao)于200℃也能承受數周(zhou)或更(geng)長時間仍(reng)(reng)有(you)彈性(xing)(xing)(xing),瞬時可(ke)耐300℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透(tou)(tou)氣性(xing)(xing)(xing)好(hao)(hao),氧(yang)氣透(tou)(tou)過率在(zai)(zai)合成聚(ju)合物中是較高(gao)(gao)的(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還具(ju)有(you)生理惰(duo)性(xing)(xing)(xing)、不會導致(zhi)凝血(xue)的(de)(de)突出(chu)(chu)特性(xing)(xing)(xing),因此在(zai)(zai)醫用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主(zhu)要品種
硅(gui)橡膠(jiao)分類的方法很多,通(tong)常(chang)按(an)固化
前(qian)的(de)(de)形(xing)態(tai)分(fen)為(wei)(wei)固體硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)和液體硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao);按硫化溫(wen)(wen)(wen)(wen)度分(fen)為(wei)(wei)室溫(wen)(wen)(wen)(wen)硫化硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)硫化硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao);按所(suo)用(yong)單體的(de)(de)不同,可分(fen)為(wei)(wei)甲基乙烯基硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao),甲基苯基乙烯基硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡膠(jiao)(jiao)等;按性能和用(yong)途的(de)(de)不同又可分(fen)為(wei)(wei)通用(yong)型(xing)、超耐低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)型(xing)、超耐高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)型(xing)、高(gao)強(qiang)力型(xing)、耐油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等等。
發展史
硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美(mei)國(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵(tie)為催化(hua)劑合(he)成(cheng)的(de)。1945年,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)產(chan)(chan)品問世。1948年,采用(yong)高比表面積的(de)氣相(xiang)法白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制成(cheng)功,使(shi)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性能躍升(sheng)到(dao)實用(yong)階段,奠定了現代硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)技術的(de)基(ji)礎。從二甲基(ji)二氯硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開始生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)家有美(mei)國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業化(hua)研(yan)(yan)究始于1957年,多家研(yan)(yan)究所和企業陸(lu)續開發出各(ge)種(zhong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年底,中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)能力為135千(qian)噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化硅橡(xiang)膠
高(gao)溫硫(liu)化(hua)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)是(shi)(shi)指(zhi)聚(ju)硅(gui)氧(yang)(yang)烷變成(cheng)彈性(xing)(xing)體的過程是(shi)(shi)經過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)成(cheng)型的。它主要以(yi)高(gao)分(fen)子量(liang)的聚(ju)甲基乙烯基硅(gui)氧(yang)(yang)烷為生膠(jiao)(jiao),混入補(bu)(bu)強填料、硫(liu)化(hua)劑(ji)等,在加(jia)熱加(jia)壓下硫(liu)化(hua)成(cheng)彈性(xing)(xing)體。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的補(bu)(bu)強主要是(shi)(shi)各種(zhong)類型的白炭黑,可使硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)的強度增加(jia)數(shu)十倍。有(you)時為了降低成(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)料性(xing)(xing)能及(ji)賦予硫(liu)化(hua)膠(jiao)(jiao)各種(zhong)特(te)殊的性(xing)(xing)能,也(ye)加(jia)入相(xiang)應(ying)的各種(zhong)添加(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)劑(ji)是(shi)(shi)各種(zhong)有(you)機過氧(yang)(yang)化(hua)物或加(jia)成(cheng)反應(ying)催化(hua)劑(ji)。
加工成型方法如圖(tu)所示。一(yi)次硫(liu)化的(de)目的(de)是(shi)進行高分子鏈的(de)交聯(lian)反應;二(er)次硫(liu)化的(de)目的(de)是(shi)進行補充交聯(lian)、驅除硫(liu)化劑(ji)分解(jie)產物(wu)和(he)其他揮發性化合物(wu)以穩定(ding)硫(liu)化膠(jiao)的(de)各項性能(neng)。常(chang)用(yong)的(de)設(she)備有開放(fang)式煉膠(jiao)機(ji)(ji)、捏合機(ji)(ji)及真空密煉機(ji)(ji)。
主要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)顯著(zhu)的(de)特(te)(te)征是高(gao)溫(wen)(wen)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)強度僅(jin)是天然橡(xiang)膠(jiao)或某些合成橡(xiang)膠(jiao)的(de)一半,但在(zai)200℃以上的(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定(ding)的(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表面硬度,且力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明(ming)顯變化。(2)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)玻璃化溫(wen)(wen)度一般為-70~-50℃,特(te)(te)殊配方可達(da)-100℃,表明(ming)其低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異(yi)。這對航(hang)空(kong)、宇航(hang)工業(ye)的(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對氧、臭氧及(ji)紫(zi)外(wai)線等(deng)十分穩定(ding),在(zai)不加(jia)任何添(tian)加(jia)劑(ji)的(de)情(qing)況下(xia)(xia),就具(ju)有(you)(you)優良(liang)的(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)具(ju)有(you)(you)優異(yi)的(de)絕(jue)緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)電暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐(nai)(nai)電弧(hu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常好。(5)物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通用(yong)橡(xiang)膠(jiao)差,但在(zai)150℃的(de)高(gao)溫(wen)(wen)和(he)(he)-50℃的(de)低(di)溫(wen)(wen)下(xia)(xia),其物理機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通用(yong)橡(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及(ji)化學試(shi)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)具(ju)有(you)(you)中(zhong)等(deng)的(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)對空(kong)氣(qi)、氮(dan)、氧、二氧化碳等(deng)氣(qi)體的(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然橡(xiang)膠(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)無(wu)毒,無(wu)味(wei),無(wu)嗅,與人體組(zu)織不粘連,具(ju)有(you)(you)抗凝血作用(yong),對肌(ji)體組(zu)織的(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常少。特(te)(te)別適合作為醫用(yong)材料。
硅橡膠的用(yong)量(liang)
據中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)協會統計(ji),2012年,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產銷分別(bie)(bie)達(da)到1927.18萬(wan)輛和(he)1930.64萬(wan)輛,同比分別(bie)(bie)增(zeng)長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)硅(gui)(gui)橡膠的(de)(de)用(yong)量(liang)(liang)約達(da)2.0萬(wan)t。根據觀研(yan)天下的(de)(de)新(xin)研(yan)究,增(zeng)加有(you)機(ji)硅(gui)(gui)材料在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件方(fang)面的(de)(de)用(yong)量(liang)(liang),可(ke)以(yi)大幅度(du)提(ti)(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)安全(quan)性能,因此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產量(liang)(liang)和(he)單車(che)(che)(che)用(yong)量(liang)(liang)水平的(de)(de)提(ti)(ti)高都將推動(dong)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業(ye)(ye)對(dui)硅(gui)(gui)橡膠需(xu)求的(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家鼓勵自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發(fa)展,關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件實(shi)現自主(zhu)(zhu)化,《2012年度(du)黨(dang)政(zheng)機(ji)關公務用(yong)車(che)(che)(che)選(xuan)用(yong)車(che)(che)(che)型目(mu)錄(征(zheng)求意見稿)》為(wei)自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)擴大在(zai)政(zheng)府(fu)采購(gou)的(de)(de)市場份(fen)額,為(wei)改變目(mu)前國(guo)內(nei)政(zheng)府(fu)采購(gou)以(yi)合資品(pin)牌(pai)產品(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)局面提(ti)(ti)供了保(bao)障。促(cu)進自主(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)發(fa)展,國(guo)產汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業(ye)(ye)的(de)(de)繁榮(rong)將為(wei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠的(de)(de)應用(yong)提(ti)(ti)供有(you)力保(bao)障。預測(ce)未(wei)來3年,我國(guo)室溫硫化硅(gui)(gui)橡膠在(zai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行(xing)業(ye)(ye)將以(yi)年均20%增(zeng)長。
此外(wai),硅橡(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)(de)非(fei)石油(you)基合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約(yue)占非(fei)石油(you)基合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消(xiao)費量(liang)的(de)(de)(de)98%。但因為(wei)(wei)石油(you)價(jia)格的(de)(de)(de)大(da)(da)(da)幅上漲,同時(shi)我國(guo)(guo)在(zai)硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)關(guan)鍵原料有(you)(you)機(ji)硅單體的(de)(de)(de)生產(chan)技術(shu)方(fang)(fang)面取得突破,有(you)(you)機(ji)硅單體的(de)(de)(de)生產(chan)技術(shu)在(zai)2005年(nian)前被幾(ji)家跨(kua)國(guo)(guo)公司壟斷(duan),但目前我國(guo)(guo)已(yi)發(fa)展成(cheng)為(wei)(wei)全球有(you)(you)機(ji)硅單體第1大(da)(da)(da)國(guo)(guo),這(zhe)2個(ge)方(fang)(fang)面原因使硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格從(cong)2011年(nian)起開始(shi)低于石油(you)基合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約(yue)為(wei)(wei)大(da)(da)(da)宗石油(you)基橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開始(shi)大(da)(da)(da)規模(mo)替代石油(you)基合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這(zhe)將極大(da)(da)(da)拓展有(you)(you)機(ji)硅產(chan)業的(de)(de)(de)市場空間,同時(shi)將帶動(dong)硅油(you)、硅烷(wan)偶(ou)聯劑和硅樹脂(zhi)等其他有(you)(you)機(ji)硅產(chan)品的(de)(de)(de)消(xiao)費。